An Ultrafast, Durable, and High-Loading Polymer Anode for Aqueous Zinc-Ion Batteries and Supercapacitors
Notice bibliographique
Résumé
With high theoretical capacities (820 mAh g −1 and 5855 mAh cm −3 ), suitable electrochemical potential (−0.763 V vs standard hydrogen electrode), low cost, and rich abundance of component materials, aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) and capacitors (ZICs) have exhibited great promise for grid-level energy storage and other stationary applications. Zn metal as excessive Zn are often used to compensate for the uncontrollable dendritic growth, corrosion behaviour, and low Coulombic efficiency (CE) of the Zn metal. As such, most of the ZIBs and ZICs developed using these electrode materials exhibited actual device energy and power densities that were significantly lower than the corresponding theoretical values. Another key performance metric that needs to be improved in ZIBs is their high-rate charge and discharge. In addition to the dendrite-derived problems commonly experienced in batteries based on other metal anodes, ZIBs are disadvantaged by hydrogen gas evolution from water decomposition especially under high-rate charge/discharge, leading to poor cycle life. Herein, an ultrafast, stable, and high-loading polymer anode for aqueous Zn-ion batteries and capacitors (ZIBs and ZICs) is developed by engineering both the electrode and electrolyte. The anode polymer is rationally prepared to have a suitable electronic structure and a large π-conjugated structure, whereas the electrolyte is manufactured based on the superiority of trif late anions over sulfate anions, as analyzed and confirmed via experiments and simulations. This dual engineering results in an optimal polymer anode with a low discharge potential, near-theoretical capacity, ultrahigh-loading capability (≈50 mg cm −2 ), ultrafast rate (100 A g −1 ), and ultralong lifespan (one million cycles). Its mechanism involves reversible Zn 2+ /proton co-storage at the carbonyl site. When the polymer anode is coupled with cathodes for both ZIB and ZIC applications, the devices demonstrate ultrahigh power densities and ultralong lifespans, far surpassing those of corresponding Zn-metal-based devices. Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».